靜電現(xiàn)象的應(yīng)用

1、靜電現(xiàn)象的應(yīng)用第1頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四 那么，若把金屬導(dǎo)體放入電場(chǎng)中，又將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？ 金屬導(dǎo)體內(nèi)自由電子在電場(chǎng)力作用下將發(fā)生定向移動(dòng)使兩端出現(xiàn)不同的電荷分布，從而引起導(dǎo)體的某些新的性質(zhì)。第2頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四1.7靜電現(xiàn)象的應(yīng)用第3頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四導(dǎo)體的靜電感應(yīng)第4頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四 思考：（1）將金屬導(dǎo)體放入電場(chǎng)中,自由電子怎樣移動(dòng)？-E （2）自由電子會(huì)在什么地方積聚？第5頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，

2、星期四一.靜電感應(yīng) 把金屬導(dǎo)體放在外電場(chǎng)E0中，由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受電場(chǎng)力作用而定向移動(dòng)，使導(dǎo)體表面出現(xiàn)感應(yīng)電荷的現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。E0ABCD第6頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四思考 電子的積聚會(huì)出現(xiàn)怎樣的結(jié)果？- +EEE合= E -E 第7頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四 最終會(huì)出現(xiàn)怎樣的現(xiàn)象？- +EE合=0第8頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四-0E-1.導(dǎo)體中自由電荷在電場(chǎng)力作用下將發(fā)生定向移動(dòng).EEE2.導(dǎo)體兩端出現(xiàn)感應(yīng)電荷,感應(yīng)電荷在導(dǎo)體中中產(chǎn)生反方向的電場(chǎng).第9頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，1

3、4點(diǎn)55分，星期四0E-E-3.感應(yīng)電荷的電場(chǎng)增到與外電場(chǎng)相等時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)合場(chǎng)強(qiáng)為零。自由電荷的定向移動(dòng)停止 .0E-E=04.靜電平衡：導(dǎo)體中無(wú)電荷定向移動(dòng)的狀態(tài),就叫靜電平衡狀態(tài).第10頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四二.靜電平衡 1.發(fā)生靜電感應(yīng)的導(dǎo)體，當(dāng)感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)E和原電場(chǎng)E在導(dǎo)體內(nèi)疊加為零，即E=E時(shí)，自由電子停止定向移動(dòng)，這時(shí)導(dǎo)體所處的狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。 E合=E外+E內(nèi)=0EEEE合=0第11頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四2.靜電平衡的特點(diǎn)(1)處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體，內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零。(2)處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)

4、導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體，它的表面是個(gè)等勢(shì)面。地球是一個(gè)極大的導(dǎo)體，可以認(rèn)為處于靜電平衡狀態(tài)，所以它是一個(gè)等勢(shì)體。這是我們可以選大地做零電勢(shì)體的一個(gè)原因。(3)導(dǎo)體內(nèi)部無(wú)電場(chǎng)線分布，外表面處場(chǎng)強(qiáng)方向必跟該點(diǎn)的表面垂直。第12頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四第13頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)1.靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電荷，其電荷只分布在外表面.三.導(dǎo)體上的電荷分布：第14頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四2.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，在導(dǎo)體的外表面尖端電荷分布密度大（即單位面積電荷量多），故尖端電場(chǎng)強(qiáng)度大，而凹陷的

5、位置幾乎沒(méi)有電荷。第15頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四四.尖端放電1.導(dǎo)體尖端的電荷密度很大，附近的電場(chǎng)很強(qiáng)，空氣中殘留的帶電粒子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下發(fā)生劇烈的運(yùn)動(dòng)，把空氣中的氣體分子撞散，即使分子中的正負(fù)電荷分離，這個(gè)現(xiàn)象叫做空氣的電離。2.那些所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷相反的粒子，由于吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷中和，相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷，這個(gè)現(xiàn)象叫做尖端放電。3.應(yīng)用：避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施。第16頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四避雷針第17頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四第18頁(yè)，共35頁(yè)，

6、2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四高壓設(shè)備1.避免：尖端放電會(huì)使高壓設(shè)備上電能損失，故高壓設(shè)備導(dǎo)體的表面都是非常光滑。2.現(xiàn)象：夜間高壓線周?chē)霈F(xiàn)的綠色光暈，俗稱電暈，是一種微弱的尖端放電。第19頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四 思考 把一只小鳥(niǎo)放入一個(gè)用金屬網(wǎng)制成的鳥(niǎo)籠中，再把鳥(niǎo)籠放入高壓電場(chǎng)中，鳥(niǎo)會(huì)安然無(wú)恙嗎？ 20第20頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四 讓一個(gè)小孩子站在金屬網(wǎng)罩中，給金屬網(wǎng)罩通以50kv的高壓電，小孩子會(huì)不會(huì)有生命危險(xiǎn)！9/14/202221第21頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四如何解

7、釋這些現(xiàn)象呢?9/14/202222第22頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四罩上金屬網(wǎng)罩 導(dǎo)體球殼內(nèi)(或金屬網(wǎng)罩)達(dá)到靜電平衡后，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為0，不受外部電場(chǎng)的影響，內(nèi)部的儀器不會(huì)受到外電場(chǎng)的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。五.靜電屏蔽第23頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四靜電屏蔽實(shí)驗(yàn)第24頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四靜電屏蔽的應(yīng)用1.電學(xué)儀器和電子設(shè)備外面的金屬罩，通訊電纜外面所包的一層鉛皮，可以防止外電場(chǎng)的干擾；第25頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四2.電力工人高壓帶電作業(yè)，全身穿戴金屬

8、絲網(wǎng)制成的衣、帽、手套、鞋，可以對(duì)人體起到靜電屏蔽作業(yè)，使人安全作業(yè)。靜電屏蔽的應(yīng)用第26頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四3.三條輸電線的上方還有兩條導(dǎo)線，與大地相連，形成一個(gè)稀疏的金屬網(wǎng)，把高壓線屏蔽起來(lái)，免遭雷擊。靜電屏蔽的應(yīng)用第27頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四科學(xué)漫步第28頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四靜電屏蔽的兩種情況及本質(zhì)1.屏蔽外電場(chǎng)外電場(chǎng)空腔導(dǎo)體可以屏蔽外電場(chǎng), 使空腔內(nèi)物體不受外電場(chǎng)影響.空腔導(dǎo)體屏蔽外電場(chǎng)第29頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四現(xiàn)象：由于靜電感應(yīng)，驗(yàn)電器

9、箔片張開(kāi)如圖甲; 將驗(yàn)電器放入導(dǎo)體網(wǎng)罩內(nèi)部后驗(yàn)電器箔片不張開(kāi)，如圖乙，即外部電場(chǎng)影響不到導(dǎo)體內(nèi)部本質(zhì)：是靜電感應(yīng)，導(dǎo)體外表面感應(yīng)電荷與外電場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)部任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的疊加結(jié)果為零第30頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四2.屏蔽腔內(nèi)電場(chǎng) a.如圖甲,導(dǎo)體殼沒(méi)有接地時(shí)處于內(nèi)部電場(chǎng)中，達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)體殼內(nèi)外表面出現(xiàn)等量異種電荷，空間電場(chǎng)的電場(chǎng)線起于場(chǎng)源正電荷，終于導(dǎo)體殼內(nèi)表面負(fù)電荷，再起于導(dǎo)體殼外表面正電荷，終于無(wú)窮遠(yuǎn)，殼內(nèi)外表面之間場(chǎng)強(qiáng)處處為零，殼外場(chǎng)強(qiáng)不為零。第31頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四 b.導(dǎo)體殼接地后，如圖乙所示，導(dǎo)體殼外的正電荷被

10、大地負(fù)電荷中和，正電荷出現(xiàn)在地球的另一端無(wú)窮遠(yuǎn)處，空間電場(chǎng)起于場(chǎng)源正電荷終于導(dǎo)體殼內(nèi)表面負(fù)電荷，導(dǎo)體殼內(nèi)外表面之間及導(dǎo)體外部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，導(dǎo)體外部空間不受內(nèi)部電場(chǎng)影響 本質(zhì)：仍然是靜電感應(yīng)，導(dǎo)體內(nèi)表面感應(yīng)電荷與殼內(nèi)電場(chǎng)在導(dǎo)體殼表面以外空間疊加結(jié)果為零第32頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四例題1.下圖中P是一個(gè)帶電體，N是一個(gè)不帶電的金屬空腔，在下列情況下，放在絕緣板上的小紙屑(圖中S)不會(huì)被吸引的有()AD第33頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期四AB例2：如圖所示，把原來(lái)不帶電的金屬球殼B的外表面接地，將一帶正電的小球A從小孔中放入球殼內(nèi)，但不于B發(fā)生接觸，達(dá)到靜電平衡后，則( )A. B的空腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度為零B. B不帶電C. B的內(nèi)外表面電勢(shì)相等D. B帶負(fù)電CD第34頁(yè)